软件构造复习内容(10)---并发

Posted 2020-12-13 guiququ

保证线程安全的策略：

保证线程安全，就要避免Race Condition，竞争的存在能破坏ADT的RI，使数据混乱。

策略1.限制数据共享

　　将可变数据限制在单一线程内部，避免竞争，不允许任何线程直接读写数据。

　　核心思想：线程之间不共享mutable的数据类型

　　避免全局可变变量

2.共享不可变数据

　　使用不可变数据类型和不可变引用，避免多线程之间的race condition

　　关键词 final有用，只允许读，不允许写

　　不可变数据通常是线程安全的。

　　对于并发而言，有益的改变也是可能引起Race Condition的，需要加锁保证安全。

3.使用线程安全的数据类型

　　JDK提供了一些可变的线程安全的对象，这些对象对他们的每一个操作调用，都是以原子方式执行的，不会与其他操作交错(interleaving)

　　

 

 

 　　在使用了线程安全的包装器产生的对象之后，不要把原对象分享给其他线程，不要保留别名，一定要彻底销毁。

　　即使是在线程安全的集合类上，使用迭代器仍然是不安全的，除非使用lock机制，当时用迭代器访问集合时，当别的线程修改集合时，迭代器会失效，并抛出ConcurrentModificationException异常。

　　这个线程安全的数据类型只能保证其上某个操作是线程安全的，但是如果多个操作放在一起，仍旧不安全。

4.锁和同步

　　　　使用锁的机制，获得对数据独家修改权利，其他的线程均为被阻塞，不得访问。

　　　　拥有Lock的线程可独占式的执行该部分代码。其他的线程被阻塞直到锁被释放

　　　　注意要保证互斥，需要使用同一个锁

　　

 

 

 　　　Monitor Pattern

　　一个监视器是一个类，它的所有方法都被人为的独占，所以在一个时间内只能有一个线程使用它的实例。

　　使用ADT自己做lock

　　

 

 

 　　同步机制会给性能带来极大影响，除非必要，否则不要使用

　　因此，需要尽可能减小lock的范围，避免在方法签名中加入synchronized，而且在方法代码内部更加精细的区分哪些代码有可能有threadsafe危险，为其加锁。

　　加锁的原则：

　　　　任何共享的mutable变量/对象必须被锁保护

　　　　涉及到多个mutable变量时，他们必须被同一个lock保护。

　　　　monitor pattern下，ADT的所有方法都要被同一个synchronized(this)保护

　　实现更大的原子操作：通过锁

　　　　

　　　　死锁：

　　　　发生的条件

　　　　　　1.多个线程使用多个锁，且多个线程使用锁的顺序不同，可能就会导致互相等待对方释放锁，从而都无法运行下去而终止

　　　　　　　　　　死锁的例子:

　　　　　　

 

 

　　　solution

　　　　　　1.按顺序锁

　　　　　　2.粗密度的锁，只是用一个锁　　

　　　　　　

 

　　　　2.解锁的时没有解除所有线程的因这个锁而造成的阻塞状态

　　　　　　没有使用signalAll方法，而是换成了singal方法

　　　　　　条件对象的方法

　　　　　　void　await()

　　　　　　将该线程放到条件的等待集中

　　　　　　void singalAll()

　　　　　　解除该条件的等待集中所有线程的阻塞状态。

　　　　　　void singal()

　　　　　　随机解除一个该条件等待集中一个线程的阻塞状态

　　　　　　　在同步方法(使用synchronized关键字)中使用的wait方法，同步方法使用内部锁，只有一个条件对象

　　　　　　void wait() 

　　　　　　导致线程进去等待状态，该方法只能在一个同步方法或同步模块中调用

　　　　　　void notify()

　　　　　　随机选择一个在该对象上调用wait方法的线程，解除其阻塞状态，只能在同步方法或同步模块中使用。

　　　　　　void notifyAll();　　　　

　　　　　　解除所有在该对象上调用wait方法的线程的阻塞状态，只能在同步方法和同步模块中使用。

　　　　

 

 

　　　　

 

　　

　　　　当发现目前的数据情况无法执行方法时，可以将自己wait，释放锁(notify or notifyAll)让别人先执行

 

说明线程安全的规约

　　在代码中以注释的形式增加说明：该ADT采用了什么设计决策来保证线程安全。

　　采取了哪一种策略？

　　如果是后两种，还需要考虑对数据的访问都是原子的，不存在交错(interleaving)

　　限制数据共享(策略1)通常不是好策略，因为该策略要避免所有可变数据的共享，除非知道线程访问的所有数据，否则就无法彻底保证线程安全。